水泥课程设计-钢纤维混凝土加强房屋建筑框架结构中抗震性能应用研究

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1、 1 钢纤维混凝土钢纤维混凝土加强加强房屋建筑房屋建筑框架框架结结 构中抗震构中抗震性能性能应用研究应用研究 一、一、 实验目的实验目的 了解钢纤维混凝土研究和应用现状 了解钢纤维加强混凝土力学性能的原理及钢纤维混凝土在加强房屋框架结 构抗震性能中的作用；掌握钢纤维混凝土力学性能检测方法及配合比设计方法。 二、二、 实验实验任务任务 钢筋混凝土结构应用于房屋建筑中，影响抗震性能最大的问题就是脆性，因 此需要加大钢筋用量，但是钢筋过多，又会增加施工难度，提高成本。高强混凝 土中加入钢纤维可以起到增强增韧作用， 钢纤维混凝土中乱向分布的短纤维主要 作用是阻碍混凝土内部微裂缝的扩展和抗冲击性， 改善

2、混凝土的韧性和混凝土结 构的延性。本实验控制钢纤维在混凝土配合比的掺量，验证钢纤维混凝土基本力 学性能，为得出最适合房屋建筑框架结构抗震要求的钢纤维掺量提供依据。 三、三、 实验综述实验综述 3.13.1 钢纤维混凝土国内外研究情况概述钢纤维混凝土国内外研究情况概述 钢纤维混凝土（Steel Fiber Reinforced Concrete，简称 SFRC）是近 20 年迅速发展起来的一种新型复合材料。 它是在普通混凝土中掺入乱向分布的钢纤 维所形成的一种纤维型与颗粒型相混合而成的复合材料。除抗压强度外，它的其 它物理力学性能都比普通混凝土有显著的改善和提高。在受力过程中，钢纤维发 挥其抗拉

3、强度高，而混凝土发挥其抗压强度高的优势，两者各施所长，不仅提高 了混凝土的抗拉、抗折、抗剪强度，而且由于它的阻裂性能使原来本质上是脆性 材料的混凝土呈现出很高的抗裂性、延性和韧性。 1910年美国的H. F. Porte曾发表了有关以短纤维增强混凝土的研究报告， 建议把短纤维均匀分散在混凝土中用以强化基体材料。1911 年美国的 Graham 曾 把钢纤维掺入普通钢筋混凝土中得到了可以提高混凝土强度和稳定性的结论。 此 后，直到 1940 年，美、英、法、原联邦德国等国家先后公布了许多关于钢纤维 2 混凝土方面的专利，仅就国外文献而言，在我国较有影响的就有英国学者 D. J. Hannant、

4、美国籍学者 P. N. Balaguru 和 S. P. Shah 等人的专著，有的还被译 为中文。掺加钢纤维来提高混凝土的耐磨性和抗裂性、钢纤维混凝土制造工艺、 改进钢纤维形状以提高纤维与混凝土基体的粘结强度等。 日本在第二次世界大战 期间，由于军事上的需要，也曾进行过有关钢纤维混凝土方面的研究，但当时均 未达到实用化的程度。 20 世纪 70 年代，美国 Battele 公司研制出一种划时代的钢纤维制作方法， 即熔融拔出法（Melt-Extraction） ，制造出廉价钢纤维，钢纤维混凝土的实用化 才从根本上取得了进展，1966 年美国混凝土协会成立纤维混凝土委员会(ACI544 委员会)

5、。1973 年，在加拿大渥太华，由美国 ACI544 委员会举办了第一次纤维 混凝土的国际会议，而后于 1975 年、1978 年在伦敦又相继召开了纤维混凝土的 国际性学术讨论会。此后 20 多年，钢纤维混凝土在发达国家和发展中国家的开 发研究受到普遍重视，尤以日本、美国、英国进展最快。 近年来科研工作者对纤维混凝土的研究有了更新的进展，1993 年中国工程 建设标准化协会批准实施纤维混凝土结构设计与施工规范 ，规范的颁布极大 地推动了纤维混凝土在各种工程以及建筑制品等领域的推广应用。近年来，国内 一些大的机场跑道陆续采用钢纤维混凝土做路面， 使用寿命可提高到 30 年以上， 取得了良好的效果

6、。 3.23.2 房屋建筑框架结构抗震性能对梁柱强度的房屋建筑框架结构抗震性能对梁柱强度的要求要求 从地震灾区框架结构震害来看，较多数的现行建筑物未达到强柱弱梁、强剪 弱弯、强节点弱构件这一目标，其重点是柱和节点破坏，梁出现塑性铰的情况较 少，在框架梁 柱节点区的浇筑施工中，易将箍筋下移，引起节点区箍筋不足处 理措施。 弯矩要求： 框架结构的变形能力与框架的破坏机制密切相关， 实验研究表明， 梁先屈服，可使整个框架有较大的内力重分布和能量耗散能力，柱一般在轴向压 力作用下，其延性通常比梁的要小，如果不采取“强柱弱梁”措施，柱端很可能 比梁端先出现塑性铰。因此适当调整柱计算内力并增大配筋，使塑性铰首先出现 在梁端，抗震性能较好。 剪力要求： 由于抗震规范规定的柱端弯矩增大措施只能适度推迟柱端塑性铰 3 的出现，而不能避免出现柱端塑性铰，因此对柱端也应提出“强剪弱弯”要求， 避免柱底部在弯曲破坏之前出现剪切破坏。 柱的延性要求：控制柱的轴压比，轴压比越大导致柱的抗压强度储备越低， 在地震时混凝土容易压碎而导致柱的破坏，限制柱轴压比可提高柱的延性。